JP5048009B2

JP5048009B2 - 液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法

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Publication number: JP5048009B2
Application number: JP2009084414A
Authority: JP
Inventors: ▲き▼修林; 俊傑邱; 建仰陳
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2008-11-20
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: TWI406231B; TW201021003A; US20100123416A1; US8154219B2; JP2010122648A

Description

本発明は、液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法に関し、特に液晶表示装置のスキャニングバックライトにおいて調整制御信号の周波数及びデューティサイクルを用いてランプを駆動する方法に関する。

従来、液晶表示装置のバックライトモジュールは、面全体点灯のバックライト光源を採用している。つまり、バックライト光源の輝度は一定に保持されていて経時的に変化しないため、モーションブラー（Motion blur）現象が起き易い。これを防ぐため、スキャニングバックライトの液晶表示装置が開発された。図１は、従来のスキャニングバックライトの液晶表示装置を示す概略図である。液晶表示パネル１１０は、三つの走査ブロック１１２、１１４、１１６を有し、各走査ブロックはそれぞれバックライト光源とするランプ１２０を有する。従来のスキャニングバックライトの液晶表示装置の駆動方式は、次の通りである。第１駆動時間帯において、走査ブロック１１２に対応するランプ１２０ａ及び１２０ｂは点灯し、その他のランプはすべて消灯される。第２駆動時間帯において、走査ブロック１１４に対応するランプ１２０ｃ及び１２０ｄは点灯し、その他のランプはすべて消灯される。第３駆動時間帯において、走査ブロック１１６に対応するランプ１２０ｅ及び１２０ｆは点灯し、その他のランプはすべて消灯される。その後、再び上記順番のランプ点灯／消灯を繰り返す。このように、各走査ブロックにとって、その表示方式は、まるで黒画面を挿入したようなので、モーションブラー現象を低減させることができる。

図２は、従来のスキャニングバックライト信号の波形図である。図に示す信号Ｓ１は、バックライトの制御信号を示し、Ｄは信号Ｓ１のデューティサイクルであり、Ｆは信号Ｓ１の周波数である。信号ＩＬはランプの操作電流、信号ＬＳはランプの輝度を示し、Ｔｒは輝度の立ち上り時間、Ｔｆは輝度の立ち下り時間である。信号Ｓ１はバックライトの点灯／消灯制御に用いられ、バックライトの点灯および消灯の時間比は、デューティサイクルＤによって決められる。信号Ｓ１がバックライトを点灯させる際、ランプは時間Ｔｒを経過後、安定な輝度に達することができ、信号Ｓ１がバックライトを消灯させる際、ランプは時間Ｔｆを経過してから完全に暗くなり、ランプの所要輝度立ち上り時間及び輝度立ち下り時間が比較的長いため、モーションブラーを改善する効果が限られている。
要するに、スキャニングバックライトの液晶表示装置の駆動方式では、ランプ１２０は同時に全部点灯されることがないので、液晶表示装置の全体輝度は面全体点灯の液晶表示装置より低い。図１に示すように、スキャニングバックライトを応用する液晶表示装置の全体輝度は、面全体点灯の液晶表示装置の約ｌ／３であり、ランプの消費電力も面全体点灯の液晶表示装置の約１／３である。スキャニングバックライトの液晶表示装置の全体的輝度低下の課題を解決するために、ランプ１２０の輝度を向上させることにより液晶表示装置の全体的輝度を向上することは可能であるが、ランプ１２０の輝度を向上させるためには、ランプをより高い電気条件（例えばより大きいランプ電流）にて運行させなければならないので、ランプの寿命は顕著に短くなる。

米国特許出願第２００４/０１５０３５５号公報米国特許出願第２００６/０００６８１１号公報米国特許出願第２０１１/０１８１１９７号公報

従って、本発明は液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法を提供し、上記の課題を解決することを目的とする。

本発明は、液晶表示装置のスキャニングバックライトによるランプ駆動方法を提供するものである。この方法は、バックライト光源のランプを点灯／最小の輝度値まで消灯させるための制御信号を提供し、第１時間帯において、前記制御信号の周波数を調整することにより、前記バックライト光源のランプを連続的に点灯／最小の輝度値まで消灯させ、第２時間帯において、前記バックライト光源のランプを点灯させ、前記第１時間帯において、液晶表示パネルの液晶状態変化を駆動させることにより、前記液晶表示パネルの液晶を第２時間帯にて安定状態にさせることを特徴とする。

本発明は、また、液晶表示装置のスキャニングバックライトの他のランプ駆動方法を提供するものである。この方法は、バックライト光源のランプを点灯／最小の輝度値まで消灯させるための制御信号を提供し、第１時間帯において、前記制御信号のデューティサイクルを調整することにより、前記バックライト光源のランプを最小の輝度値まで消灯／再点灯させ、第２時間帯において、前記バックライト光源のランプを点灯させ、前記第１時間帯において、液晶表示パネルの液晶状態変化を駆動させることにより、前記液晶表示パネルの液晶を第２時間帯にて安定状態にさせることを特徴とする。

このようにスキャニングバックライトは液晶表示装置のモーションブラー現象を改善することができる。本発明は、バックライトの制御信号の周波数及びデューティサイクルを調整することにより、バックライトに黒挿入の期間に依然として輝度値を持たせるため、スキャニングバックライトの輝度不足の問題を改善できる。さらに、ランプの輝度が劣化され低下されるので、点滅の問題も改善される。

図１は従来のスキャニングバックライトの液晶表示装置を示す概略図である。図２は従来のスキャニングバックライト信号の波形を示す図である。図３は本発明に係る液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法の第１実施例を示す説明図である。図４は本発明に係る液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法の第２実施例を示す説明図である。

明細書および特許請求の範囲では、ある語彙を利用して特定の素子を表している。本発明の技術分野にかかる通常の知識を有する者なら、製造業者は異なる名詞を利用して同様の素子を表す可能性があることを理解するべきである。本明細書および特許請求の範囲では、名称の違いから素子を区別するわけではなく、素子の機能上の違いによって区別の基準としている。明細書および請求の範囲で言及された「含む」は開放式の用語であるため、「含むがこれに限定されない」と解釈するべきである。そして、「電気的に接続される」という用語は、ここでは如何なる直接および間接的な電気的接続手段を含む。従って、文中で述べる第１装置が第２装置に電気的に接続されるということは、前記第１装置が直接に前記第２装置に接続され、或いはその他の装置または接続手段により間接的に前記第２装置に接続されることを意味する。

通常の液晶表示装置のバックライト光源の蛍光ランプは、熱陰極蛍光ランプ（hot cathode fluorescent lamp, HCFL）及び冷陰極蛍光ランプ（cold cathode fluorescent lamp, CCFL）を含む。冷陰極蛍光ランプを例として、相対輝度を９０％から１０％まで約３ｍｓ下降し、相対輝度を１０％から９０％まで約３ｍｓ上昇し、相対輝度を１００％から０％まで約１０ｍｓ下降し、相対輝度を０％から１００％まで約１０ｍｓ上昇させる。冷陰極蛍光ランプ所要の輝度立ち上り時間及び輝度立ち下げ時間が比較的長いので、冷陰極蛍光ランプをスキャニングバックライトの黒挿入技術に用いた場合、モーションブラーを改善する効果は限定されている。本発明は、バックライト光源のランプの輝度反応時間が遅い特性を利用して、バックライト光源のランプの輝度がまだ完全に下降してないうちに、バックライト光源のランプを再点灯させ、逆に、バックライト光源のランプの輝度がまだ完全に上昇してないうちに、バックライト光源のランプを再消灯させる。従って、バックライトは黒挿入の時に依然として一つの輝度値を有し、黒挿入技術における輝度不足及び点滅の問題を改善する。

図３は、本発明に係る液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法の第１実施例を示す説明図である。ＬＣは液晶の反応電圧を示し、信号Ｓ１はバックライトの制御信号、信号ＩＬはランプの操作電流、信号ＬＳはランプの輝度を示す。Ｔ０〜Ｔ１期間において、液晶の電圧は充電状態にあり、この場合、液晶は状態変化しているため、表示される映像はぼやけることがある。このため、Ｔ０〜Ｔ１期間において、バックライトを消灯すれば、映像のぼやける状況を改善することができる。しかし、Ｔ０〜Ｔ１期間におけるバックライトが完全に消灯された場合、表示される映像に輝度不足及び点滅の問題が生じることもあり、また、バックライト光源のランプの輝度反応時間が遅いので、時点Ｔ１で初めてバックライトを点灯させた場合、ランプの輝度は直ちに安定の輝度に達することができない。本実施例では、バックライトの制御信号Ｓ１がＴ０〜Ｔ１期間にある周波数を調整すると、バックライトは輝度が完全に立ち下がる前に再び点灯されるので、バックライトは依然として一つの輝度を有し、黒挿入技術における輝度不足の問題を解決することができる。図３に示すように、Ｔｒは輝度の立ち上り時間で、Ｔｆは輝度の立ち下がり時間であり、信号Ｓ１を素早く切り替える場合、バックライト光源のランプ輝度反応時間が比較的に遅いため、ランプの輝度信号ＬＳは依然として一つの輝度値ｄＬを有し、信号Ｓ１の周波数が高ければ高いほど、輝度値ｄＬも高くなり、輝度値ｄＬは下記の周波数関係を満たしている。

ここで、Ｄは信号Ｓ１のデューティサイクル、Ｔｃｙｃｌｅは信号Ｓ１の周波数Ｆの逆数、Ｔｆはバックライト光源のランプ輝度立ち下がり時間である。本実施例では、信号Ｓ１のデューティサイクルＤは０．５であり、輝度信号ＬＳに一つの最小の輝度値ｄＬを持たせるためには、式（１）から分かるように、Ｔｃｙｃｌｅは必ず６ｍｓより小さくなければならず、即ち、信号Ｓ１の周波数Ｆは１６７Ｈｚより大きい。通常の画面の更新周波数は６０Ｈｚであるが、本実施例で選んだ信号Ｓ１の周波数は４８０Ｈｚである。Ｔ０〜Ｔ１期間において、信号Ｓ１はデューティサイクル０．５及び周波数４８０Ｈｚのタイミングに点灯／最小の輝度値まで消灯するバックライトである。Ｔ１〜Ｔ２期間において、信号Ｓ１はバックライトをこの画面が終了するまで持続的に点灯させる。本実施例によれば、液晶が安定状態に転移されてない場合、バックライトの制御信号を調整する周波数を用いて、バックライトに依然として輝度値ｄＬを持たせ、黒挿入技術における輝度不足の問題を改善する。さらに、式（ｌ）から分かるように、Ｔ０〜Ｔ１期間における輝度値ｄＬの大きさは信号Ｓ１の周波数Ｆに比例している。

図４は、本発明に係る液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法の第２実施例を示す説明図である。信号ＬＣは液晶の反応電圧を示し、信号Ｓ１はバックライトの制御信号、信号ＩＬはランプの操作電流、信号ＬＳはランプの輝度を示す。バックライト光源のランプ輝度反応時間が比較的に遅いため、時点Ｔ１で初めてバックライトを点灯させた場合、ランプの輝度は直ちに安定した輝度に達することができない。本実施例では、バックライトの制御信号Ｓ１がＴ０〜Ｔ１期間にあるデューティサイクルを調整すると、バックライトは輝度が完全に立ち下がる前に再び点灯されるため、バックライトは依然として一つの輝度を有し、黒挿入技術における輝度不足の問題を解決することができる。図４に示すように、Ｔｒは輝度の立ち上り時間で、Ｔｆは輝度立ち下がり時間であり、バックライトは輝度が完全に立ち下がる前に再び点灯されるため、ランプの輝度信号ＬＳは依然として一つの輝度値ｄＬを有し、信号Ｓ１のデューティサイクルが大きければ大きいほど、輝度値ｄＬも高くなる。本実施例では、信号Ｓ１の周波数は１２０Ｈｚであり、輝度信号ＬＳに一つの最小の輝度値ｄＬを持たせるためには、式（１）から分かるように、デューティサイクルＤを０．６４より大きくすべきである。通常の画面の更新周波数は６０Ｈｚであるが、本実施例で選んだ信号Ｓ１のデューティサイクルは０．７５である。Ｔ０〜Ｔ１期間において、信号Ｓ１は前もってバックライトを点灯させる。Ｔ１〜Ｔ２期間において、信号Ｓ１はバックライトをこの画面が終了するまで持続的に点灯させる。本実施例によれば、液晶が安定状態に転移されてない場合、バックライトの制御信号を調整するデューティサイクルを利用して、バックライトに依然として輝度値ｄＬを持たせ、黒挿入技術における輝度不足および点滅の問題を改善する。なお、式（ｌ）から分かるように、Ｔ０〜Ｔ１期間における輝度値ｄＬの大きさは、信号Ｓ１のデューティサイクルＤに比例している。

要するに、本発明に係る液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法は、バックライト光源のランプを点灯／最小の輝度値まで消灯させるための制御信号を提供し、第１時間帯に液晶状態が変化した場合、前記制御信号の周波数を調整して、前記バックライト光源のランプを連続的に点灯／最小の輝度値まで消灯させ、或いは、前記制御信号のデューティサイクルを調整して、前記バックライト光源のランプを最小の輝度値まで消灯／再点灯させるため、前記第１時間帯において、前記バックライト光源のランプは依然として輝度値を有し、液晶が安定状態に入った後の第２時間帯において、前記バックライト光源のランプを点灯させる。スキャニングバックライトは液晶表示装置のモーションブラー現象を改善することができる。本発明は、バックライトの制御信号の周波数及びデューティサイクルを調整することにより、バックライトに黒挿入の期間に依然として輝度値を持たせるため、スキャニングバックライトの輝度不足の問題を改善できる。さらに、ランプの輝度が劣化され低下されるので、点滅の問題も改善される。

本発明では好ましい実施例を上記のように開示したが、本発明の特許請求の範囲により行った均等の変動や潤色は、すべて本発明に関わる範囲に属するべきである。

１１０：液晶表示パネル
１１２、１１４、１１６：走査ブロック
１２０、１２０ａ〜１２０ｆ：ランプ
ＬＣ：液晶の反応電圧
Ｓ１：バックライトの制御信号
ＩＬ：ランプの操作電流
ＬＳ：ランプの輝度
Ｄ：デューティサイクル
Ｔｒ：輝度立ち上り時間
Ｔｆ：輝度立ち下がり時間
ｄＬ：輝度値

Claims

液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法であって、バックライト光源のランプを点灯／最小の輝度値まで消灯させるための制御信号を提供することと、
第１時間帯において、前記制御信号の周波数を調整することにより、前記バッライト光源のランプを連続的に点灯／最小の輝度値まで消灯することと、
第２時間帯において、前記バックライト光源のランプを点灯させること、
前記第１時間帯において、液晶表示パネルの液晶状態変化を駆動させることにより、前記液晶表示パネルの液晶を第２時間帯にて安定状態にさせることと、
を特徴とする液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法。
前記第１時間帯において、前記制御信号の周波数を調整することにより、前記バックライト光源のランプを連続的に点灯／最小の輝度値まで消灯させ、
前記制御信号の周波数を調整することにより、前記バックライト光源のランプを最小の輝度値まで消灯する時間を前記バックライト光源のランプ輝度立ち下り時間より短くすることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法。
前記第１時間帯において、前記制御信号の周波数を調整することにより、前記バックライト光源のランプを連続的に点灯／最小の輝度値まで消灯させ、
前記第１時間帯において同様なデューティサイクルを有するよう前記制御信号を調整することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法。
前記第１時間帯において、前記制御信号の周波数を調整することにより、前記バックライト光源のランプを連続的に点灯／消灯させる操作は、前記第１時間帯において、前記制御信号の周波数を調整することにより、前記バックライト光源のランプを消灯する際に輝度値を持たせるための操作であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法。
液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法であって、
バックライト光源のランプを点灯／最小の輝度値まで消灯させるための制御信号を提供することと、
第１時間帯において、前記制御信号のデューティサイクルを調整することにより、前記バックライト光源のランプを最小の輝度値まで消灯／再点灯させることと、
第２時間帯において、前記バックライト光源のランプを点灯することと、
前記第１時間帯において、液晶表示パネルの液晶状態変化を駆動させることにより、前記液晶表示パネルの液晶を第２時間帯にて安定状態にさせることと、
を特徴とする液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法。
前記第１時間帯において、前記制御信号のデューティサイクルを調整することにより、前記バックライト光源のランプを最小の輝度値まで消灯／再点灯させ、
前記制御信号のデューティサイクルを調整することにより、前記バックライト光源のランプを最小の輝度値まで消灯させる期間を前記バックライト光源のランプの輝度立ち下り時間より短くすることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法。
前記第１時間帯において、前記制御信号のデューティサイクルを調整することにより、前記バックライト光源のランプを最小の輝度値まで消灯／再点灯させ、
前記第１時間帯において同様な周波数を有するように前記制御信号を調整することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法。
前記第１時間帯において、前記制御信号のデューティサイクルを調整することにより、前記バックライト光源のランプを消灯／再点灯させる操作は、前記第１時間帯において、前記制御信号のデューティサイクルを調整することにより、前記バックライト光源のランプを消灯させる際に輝度値を持たせるための操作であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置のスキャニングバックライトのランプ駆動方法。